Практическое занятие № 11

Наименование работы:Работа и мощность электрического тока.

Цель занятия: применение теоретических знаний для решения задач.

Подготовка: лекция № 12. Касьянов В.А. Физика-11 § 7 - 9.

В-1

Задание на занятие:

1. Гальванический элемент с ЭДС 5 В и внутренним сопротивлением 0.2 Ом замкнут на проводник сопротивлением 40 Ом. Чему равно напряжение на этом проводнике?

2. Какое количество теплоты выделится на реостате, сопротивление которого 6 Ом, если за 5 мин через него прошел электрический заряд, равный 600 Кл?

3. Сколько гальванических элементов с ЭДС 1,5 В и внутренним сопротивлением 0,5 Ом нужно соединить параллельно, чтобы сила тока была равной 0,5 А при сопротивлении внешней цепи 2,9 Ом?

4. Электрическая лампа с вольфрамовой нитью рассчитана на напряжение U = 220 B и потребляет в рабочем режиме мощность P = 100 Вт. Сопротивление отключенной от сети лампы при температуре 0 °С равно R_o= 40 Ом. Найдите температуру t нити лампы в рабочем режиме, если температурный коэффициент сопротивления вольфрама α = 4,1 × 10⁻³К⁻¹. Изменением длины нити при нагреве пренебречь.

5. Найти напряженность электрического поля в проводнике, если известно, что плотность тока равна 15 А/ .

6. Какова мощность тока в каждом из резисторов (см. рис.), если напряжение на источнике тока 150 В, а сопротивление резисторов .

7. Найти скорость упорядоченного движения электронов в медном проводнике, при плотности тока 12,34 А/ . Считая, что число свободных электронов в 1 см³ алюминия равно числу атомов.

В-2

Задание на занятие:

1. При питании лампочки от элемента с ЭДС 3 В, сила тока в цепи равна 0.4 А. Найдите работу сторонних сил в элементе за 1 минуту.

2. В проводнике за 1 минуту выделилось 18 кДж теплоты, сила тока при этом равна 25 А. Найдите сопротивление этого проводника.

3. Чему равна сила тока при коротком замыкании аккумулятора с ЭДС 10 В и внутренним сопротивлением 0.3 Ом?

4. Каково напряжение на резисторе сопротивлением 360 Ом, если за 12 мин электрическим током была совершена работа 450 Дж?

5. В медном проводнике длиной l=23 м и площадью S поперечного сечения, равной 0,4 мм², идет ток. При этом ежесекундно выделяется количество теплоты Q=0,43 Дж. Сколько электронов N проходит за 1 с через поперечное сечение этого проводника?

6. Найдите напряжение на полюсах источника тока (см. рис.). Каковы силы тока в резисторах? Сопротивление резисторов ; ЭДС источника тока 20 В, его внутренне сопротивление 1 Ом.

7. Обмотка электрического кипятильника имеет две секции. Если включена только первая секция, то вода закипает через t₁=1230 с, если только вторая, то через t₂=23 мин. Через сколько минут закипит вода, если обе секции включить последовательно? параллельно?

Содержание отчета.

1. Записать наименование и цель занятия.

2. Ответить на контрольные вопросы и получить допуск к работе.

3. Выполнить задания.

Контрольные вопросы:

1) Работа тока (Определение, формулы).

2) Сформулировать закон Джоуля- Ленца.

3) Дайте определение сторонним силам.

4) Сформулировать закон Ома для полной цепи.

5) Мощность тока (Определение, формулы).

6) Плотность тока (Определение, формула).

7) Дать определение ЭДС, записать формулу.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Стационарное электрическое поле, перемещающее заряды по проводнику, совершает работу. Эту работу называют работой тока. Работа электрического тока на участке цепи, как следует из определения напряжения:

Единица работы электрического тока в СИ — джоуль (Дж). 1 Дж представляет работу тока, эквивалентную механической работе в 1 Дж. 1 Дж = Кл·В = А·В·с.

Скорость совершения работы тока на данном участке цепи характеризует мощность тока. Мощность тока определяют по формуле .

Используя закон Ома для участка цепи, можно записать иначе формулу для мощности тока: . В этом случае речь идет о тепловой мощности.

Единица мощности тока — ватт: 1 Вт = Дж/с. Отсюда Дж = Вт·с.

Кроме того, применяют внесистемные единицы: киловатт-час или гектоватт-час: 1 кВт·ч = 3,6·106 Дж = 3,6 МДж; 1 гВт·ч = 3,6·105 Дж = 360 кДж.